С.П. Тимошенко — засновник Інституту механіки

Початок наукового шляху

Становлення С.П. Тимошенка як ученого-механіка та педагога

Степан Прокопович Тимошенко (1878–1972) — видатний учений-механік зі світовим ім’ям, відомий організатор науки та знаний педагог. Професор С.П. Тимошенко увійшов в історію української науки як один із фундаторів Української академії наук (нині Національна академія наук України) та засновник і перший директор Інституту механіки НАН України, який зараз носить його ім’я.

Степан Прокопович Тимошенко народився 23 грудня 1878 року у селі Шпотівка Конотопського повіту Чернігівської губернії (нині це Сумська область) у родині землеміра Прокопа Тимофійовича Тимошенка та його дружини Юзефіни Яківни Сарнавської, доньки відставного польського військового.

У 1896 р. він закінчив ремісниче училище в містечку Ромни та вступив до Інституту інженерів шляхів сполучення в Санкт-Петербурзі. Це був престижний освітній заклад технічного профілю (заснований у 1809 р.), у якому в той час викладали математик Д.О. Граве, механіки Д.І. Журавський, М.А. Белелюбський та О.М. Крилов, фахівець з термодинаміки О.А. Брандт, інші відомі професори. Закінчивши у 1901 р. навчання, він до 1906 р. працював у цьому інституті, а також у Петербурзькому політехнічному інституті і займався, зокрема, дослідженнями явища резонансу у валах, стійкості плоскої форми згину балок, поздовжнього згину стержнів у пружних середовищах, концентрації напружень у вузлах. У цей період Степан Прокопович побував у науковому відрядженні у Франції (у 1901 р.), а також у 1904–1906 рр. слухав лекції та стажувався в Німеччині у Мюнхенському і Ґеттінґенському університетах у відомих учених-механіків А. Феппля (1854–1924) та Л. Прандтля (1875–1953).

Під час роботи у Петербурзькому політехнічному інституті С.П. Тимошенко познайомився з відомим фахівцем у галузі опору матеріалів, засновником інженерних шкіл у Харківському технологічному та Київському політехнічному інститутах Віктором Львовичем Кирпичовим (1845–1913), який, за свідченням самого С.П. Тимошенка, справив визначальний вплив на його наукову та викладацьку кар’єру. Саме В.Л. Кирпичов, який був першим ректором Київського політехнічного інституту у 1898–1902 рр., порекомендував молодому науковцю взяти участь у конкурсі на вакантну посаду професора Київського політехнічного інституту. Обраний на цю посаду, С.П. Тимошенко у 1906 р. переїхав до Києва, де наступного року захистив дисертацію і здобув вчений ступінь ад’юнкта з прикладної механіки. Невдовзі він став завідувачем кафедри опору матеріалів, а у 1908 р. — секретарем і далі — деканом механічного та інженерно-будівельного факультетів (1909–1911). Але після підписання С.П. Тимошенком у січні 1911 р. протесту проти поліцейського свавілля його, в числі інших професорів, звільнили з роботи.

Цей досить короткий перший період роботи в Київській політехніці виявився втім дуже плідним для вченого. Він повністю змінив курс викладання опору матеріалів та теорії пружності, підготував ґрунтовні підручники з теорії коливань, теорії стійкості деформівних систем, інженерної механіки, прикладної динаміки, теорії пластин і оболонок. С.П. Тимошенко провів дослідження стійкості пластинок, кругових кілець та плит при стисканні, впливу круглих отворів на розподіл напружень у пластинах, вимушених коливань призматичних стержнів. Результатом його наукової роботи стала й монографія «Про стійкість пружних систем», видана у 1910 р. та удостоєна премії Д.І. Журавського «за визначні праці з будівельної механіки» (проблеми стійкості пружних систем розглядалися також у його німецькомовній статті).

Після звільнення з Київського політехнічного інституту Степан Прокопович повернувся до Санкт-Петербурга, де в подальшому обіймав професорські посади у Політехнічному, Електротехнічному інститутах та Інституті інженерів шляхів сполучення, залучався як науковий консультант при будівництві військових кораблів, перебував у науковому відрядженні у Великій Британії.

У ці роки вчений провів дослідження з проблем міцності парових турбін, деформації і стійкості циліндричних та сферичних оболонок, згину та кручення призматичних стержнів, вібрації та динамічних напружень у залізничних рейках, дії ударних зусиль на балки тощо. Він опублікував цілий ряд визнаних наукових праць, в тому числі і за кордоном, створив підручники «Курс опору матеріалів» (1911 р.) та «Курс теорії пружності» (1914–1916 рр.), які стали класичними і багато разів перевидавались та перекладались англійською мовою. Набутий педагогічний досвід надихнув С.П. Тимошенка на ідею організації нової моделі технічної освіти. З метою підготовки кваліфікованих спеціалістів прикладного профілю ним, разом з іншими вченими, було розроблено навчальну програму і проєкт створення інженерно-дослідного фізико-механічного факультету, що відкрився у складі Петербурзького політехнічного інституту і на той час не мав аналогів у світі.

Українська академія наук

Участь С.П. Тимошенка в організації УАН та Інституту технічної механіки

Таким чином, на час повернення наприкінці 1917 р., після більшовицького перевороту у Петрограді, до Києва на запрошення ради професорів Київського політехнічного інституту на посаду професора цього інституту С.П. Тимошенко мав репутацію не лише відомого вченого-механіка та педагога, а й знавця системи організації наукових досліджень у галузі механіки в провідних країнах Західної Європи.

Саме ці фактори, очевидно, стали визначальними для тогочасного міністра народної освіти і мистецтв в гетьманському уряді П.П. Скоропадського, вченого у галузі права Миколи Прокоповича Василенка (1866–1935) та відомого вченого-геолога та геохіміка, академіка Російської академії наук Володимира Івановича Вернадського (1863–1945), які запросили на початку літа 1918 р. професора Тимошенка до роботи в Комісії з організації Української академії наук.

За задумом академіка Вернадського, Академія мала стати головним науковим центром країни, який би об’єднав усі дослідницькі установи з широким спектром технічних, природничих, соціальних та гуманітарних наук. В.І. Вернадський був переконаний у тому, що лише концепція розвитку Академії на державних засадах дозволить сформувати потужну наукову базу та національні наукові кадри. Ідеї геніального вченого ґрунтувалися на баченні перспективи соціально-економічного та технологічного прогресу людства і, відповідно, зростання ролі науки як виробничої сили в розвитку базисних основ держави та її економічної міцності. Поряд із фундаментальними напрямами природничих наук В.І. Вернадський ставив «розряд прикладного природознавства», де мали розвиватися знання, пов’язані з технікою, промисловістю, сільським, лісовим та водним господарством.

Степан Прокопович був в комісії серед тих небагатьох представників природничої та технічної галузей, які закладали фундамент майбутньої Академії, створювали концептуальні засади розвитку в ній природничого і технічного напряму і стояли на чолі перших академічних інститутів та кафедр. Зазначена Комісія працювала з липня по жовтень 1918 року.

22 липня С.П. Тимошенко виступив з програмною доповіддю щодо організації прикладного природознавства при УАН. У ній він, зокрема, зазначив, що «часи, коли науки і техніка йшли різними шляхами, вже минули; й нині часто-густо задля вирішення суто технічних завдань користуються могутнім знаряддям, яке нам дає математика і механіка». Пропозиція С.П. Тимошенка полягала в організації на базі Другого, Фізично-математичного, відділу класу прикладного природознавства, об’єднавши в такий спосіб науку і техніку для виконання основних завдань: розвитку науки в Україні, вивчення природних багатств країни і вироблення та вдосконалення методів їх використання.

У цій же доповіді Степан Прокопович вказував на важливу роль Академії у підготовці професійних кадрів та професорського складу для вищої школи в галузі технічних наук. Так, він зазначав: «Питання про підготування професорів вже давно поставлено життям на чергу. Наші університети й вищі технічні школи ввесь час гостро відчували брак належно підготовлених професорів, і ціла низка катедр із року в рік залишається незайнятими. … На Вкраїні питання про підготування педагогічного персоналу стане ще гострішим по формі, бо призначено відкриття цілої низки нових вищих шкіл, а готових професорів для їх немає. Цілком природно віддати справу підготування майбутніх професорів Академії Наук».

На засіданні Комісії 24 липня він доповідав про доцільність надання Академії права підготовки наукових кадрів вищої кваліфікації та присудження вчених ступенів, права надання за видатну наукову діяльність ступеня доктора наук, що раніше було прерогативою університетів. Це дозволило б поповнювати Академію власними фахівцями з фундаментальних та прикладних наук.

С.П. Тимошенко розглядав також можливість створення при Фізично-математичному відділі прикладних кафедр, у тому числі технічної механіки (з лабораторіями прикладної механіки і будівельної механіки), які могли б об’єднати такі предмети, як кінематика і динаміка машин, пароплавів, залізнична справа й авіація, гідравліка та гідродинаміка з пристосуваннями, аеродинаміка, теорія пружності, опір матеріалів, статика будівель з пристосуванням до обчислення мостів, покрівель, склепінь, балок тощо, а також питання міцності кораблів, аеропланів тощо. Лабораторну базу пропонувалося об’єднати в Інституті технічної механіки, де слід було відкрити відділ прикладної механіки та відділ будівельної механіки.

4 вересня на засіданні Комісії обговорювалися пропозиції щодо внесення до Статуту Академії перспективного переліку низки наукових установ, зокрема Астрономічної лабораторії, Ботанічного саду, Геодезичного інституту, Геологічного комітету, Інституту технічної механіки.

Діяльність Комісії завершилася з прийняттям 14 листопада 1918 р. Закону Української Держави про заснування Української академії наук у м. Києві, підписаного Гетьманом Всієї України Павлом Скоропадським. Того самого дня наказом гетьмана було призначено перших 12 дійсних членів УАН, серед яких був і наймолодший за віком (39 років) академік С.П. Тимошенко.

27 листопада 1918 р. початок повноправного функціонування Академії був ознаменований першим установчим Спільним зібранням. На засіданні під головуванням найстаршого за віком академіка О.І. Левицького, при секретарюванні наймолодшого за віком академіка С.П. Тимошенка, було одноголосно обрано головою-президентом академіка В.І. Вернадського, неодмінним секретарем — академіка А.Ю. Кримського. Про обрання голови-президента та неодмінного секретаря УАН академіки О.І. Левицький та С.П. Тимошенко в той же день інформували листом Міністра народної освіти Української держави В.П. Науменка, а вже 30 листопада 1918 р. гетьман видав наказ про призначення академіка В.І. Вернадського головою-президентом УАН. Спільне зібрання обрало головою Фізично-математичного відділу М.Т. Кащенка, а С.П. Тимошенко став секретарем відділу, функції якого він сумлінно виконував до свого від’їзду за кордон на початку 1920 р.

Завдяки організаторській енергії та особистим якостям академіка С.П. Тимошенка Інститут технічної механіки було створено одним із перших в Академії. Це сталось вже 30 листопада 1918 р. на другому Спільному зібранні УАН, на якому Степана Прокоповича було затверджено на посаді директора цього Інституту. Також на цьому зібранні академік С.П. Тимошенко був обраний головою кафедри прикладної механіки та керівником секції будівельних матеріалів.

Перші роки Інституту

Наукова й організаційна діяльність С.П. Тимошенка в Академії

У звіті Академії за 1919 рік було відзначено великий науковий та організаційний внесок С.П. Тимошенка, зокрема у створення інститутів, кафедр і лабораторій, розгортання діяльності з публікації наукових творів, відшукування приміщень, матеріалів, грошей на придбання лабораторного обладнання тощо.

Під його керівництвом від початку 1919 р. розпочав свою роботу науковий семінар з теоретичних питань технічного характеру, започатковано видання «Праці Інституту технічної механіки». Важливими були дослідження щодо міцності залізобетонних балок під дією змінних навантажень та міцності сферичної плівки під дією рівномірного тиску, які проводилися С.П. Тимошенком та Е.К. Гарфом. Саме тоді Степан Прокопович написав свої праці — «Про міцність аеропланів» та «Розрахування арок».

Розвиваючи ідею інтеграції науки і техніки, академік С.П. Тимошенко як директор Інституту технічної механіки ініціював створення та очолив Раду з питань будівельних матеріалів, до відання якої належало затвердження норм різних будівельних матеріалів, програм відповідних дослідницьких робіт, звітів пробної станції тощо.

До складу Ради вченим були запропоновані два завідуючих відділами пробної станції, директор Інституту прикладної фізики, директор Геологічного комітету, академік по кафедрі геології, два академіки, обрані Другим відділом, представник Міністерства шляхів, торгівлі і промисловості, Міністерства земельних справ, Військового та Морського міністерства, три представники від Київського політехнічного, Харківського технологічного та Катеринославського гірничого інститутів.

Підбиваючи підсумки самовідданої роботи академіка С.П. Тимошенка в Українській академії наук, слід констатувати, що Степан Прокопович був одним з однодумців В.І. Вернадського і разом з ним закладав основу майбутніх досягнень Академії. За його активної участі Фізично-математичний відділ набув пріоритетного значення, а він сам став на чолі першої в Академії науково-дослідної установи — Інституту технічної механіки і створив передумови подальшої ефективної діяльності цього інституту. Таким чином, С.П. Тимошенка можна по праву вважати засновником розвитку досліджень в галузі механіки в Національній академії наук України.

Варто також зазначити, що в роки Української революції 1917–1920 років рідні брати Степана Прокоповича — Сергій Прокопович (за фахом архітектор) та Володимир Прокопович (за фахом економіст) — були відомими громадсько-політичними і державними діячами УНР та брали активну участь у розбудові української державності.

Світова наукова школа

Життя і творчість С.П. Тимошенка в еміграції

Через політичну та економічну ситуацію, що склалася після приходу до Києва денікінців, а потім більшовиків, діяльність УАН фактично призупинилася, що змусило С.П. Тимошенка прийняти у березні 1920 року рішення про виїзд за кордон.

Спочатку він очолював кафедру опору матеріалів у Загребському політехнічному інституті, а у 1922 р. вчений прийняв запрошення переїхати до США. Там перші 5 років він працював у Філадельфії в дослідницькому відділі компанії «Вестінгауз», де, зокрема, організував вечірні семінари для підвищення кваліфікації інженерів з технічної механіки, а з 1927 р. перейшов на викладацьку роботу.

Він очолив кафедру прикладної механіки Мічиганського університету, при якому у 1929 р. відкрив літню школу механіки для дипломованих спеціалістів, що мала велике значення для розвитку цієї науки і підготовки фахівців у США. Тут він читав спеціальні курси лекцій, де сотні інженерів поглиблювали свої знання. Під його керівництвом було захищено близько 40 докторських дисертацій. Тоді ж професор С.П. Тимошенко організував секцію механіки при Американському товаристві інженерів-механіків.

Від 1936 р. впродовж чверті століття учений викладав у Стенфордському університеті, будучи до 1943 р. завідувачем кафедри механіки, потім до 1960 р. її професором. Тут він розробив бакалаврські та докторські програми з інженерної механіки.

Понад 60 років віддав Степан Прокопович розвиткові інженерної науки і освіти у різних країнах світу. В останні роки своєї наукової та викладацької роботи він багато подорожував, відвідував університети та наукові лабораторії в Німеччині, Великобританії, Франції, Італії, Швейцарії та інших країнах Західної Європи, читав там лекції та виступав з доповідями, а також збирав матеріали для своєї відомої книги про історію розвитку науки про опір матеріалів. Вийшовши на пенсію у 1960 р., від 1964 р. він проживав у своєї доньки Ганни в м. Вуперталь (Німеччина). Помер С.П. Тимошенко 29 травня 1972 р. і похований поруч зі своєю дружиною в м. Пало-Альто (США).

Завдяки своєму науковому та інженерному таланту, феноменальній працездатності С.П. Тимошенко зробив величезний внесок у світову науку, його наукові праці стали основою для розвитку численних напрямів механіки. Впродовж багатьох років він займав провідне місце серед спеціалістів у галузі механіки в США.

У своєму листі до В.І. Вернадського, написаному ще у 1923 році, Степан Прокопович підкреслював майже необмежені можливості, які відкриваються в США для проведення досліджень у галузі механіки, орієнтованих передусім на прикладне використання. Саме це й дало вченому змогу проявити себе і реалізувати свої наукові задуми. Недарма, відкриваючи Дванадцятий Міжнародний конгрес з прикладної механіки, що проходив у серпні 1968 року у Стенфордському університеті, президент конгресу професор Н.Дж. Хофф зазначив, що С.П. Тимошенко зробив дуже багато для розвитку прикладної механіки, зокрема, в Сполучених Штатах Америки.

Особливо великий внесок ним зроблено у розвиток прикладної теорії пружності, теорії стійкості оболонкових і пластинчатих систем, у тому числі підкріплених ребрами жорсткості. Важливими є дослідження С.П. Тимошенка щодо згинання, кручення, коливання та удару елементів конструкцій. Ним розв’язано низку задач щодо концентрації напружень поблизу отворів, міцності залізничних рейок при дії динамічних навантажень. В теорії тонкостінних систем широкого застосування набула так звана модель типу Тимошенка, яка дозволяє враховувати вплив зсувних деформацій.

Професор Тимошенко глибоко досліджував історію науки про опір матеріалів та зробив великий внесок у формування інженерної освіти. Ним створено серію унікальних монографій і підручників з різних напрямів інженерної механіки, які було перекладено на багато мов світу і на яких виховувались та продовжують виховуватись багато поколінь фахівців-механіків.

Вшанування пам’яті

Вшанування пам’яті видатного ученого в Україні та світі

Степан Прокопович Тимошенко двічі приїздив в Україну (у 1958 та 1967 рр.) і відвідував наукові установи та вищі навчальні заклади Києва, Львова і Харкова. Під час останньої поїздки він побував і в містечку Ромни Сумської області, де здобував початкову освіту. Про відвідання у 1958 р. створеного ним Інституту механіки він згадував так: «Огляд лабораторії механіки дав мені велике задоволення. Основна ідея зближення науки і техніки, якою я так захопився при організації кафедри механіки при Київській академії наук, виявилася життєздатною, і запланована мною лабораторія дієво бере участь в розв’язанні важливих технічних питань країни».

Видатні наукові досягнення С.П. Тимошенка визнані в усьому світі. Його було обрано членом Української (1918), Польської (1935), Французької (1939), Італійської (1948) академій наук, Академії наук СРСР (1928), Лондонського королівського товариства (1944). Він також був дійсним членом Наукового товариства ім. Шевченка (1924), почесним доктором багатьох університетів.

В 1957 р. Американське товариство інженерів-механіків заснувало медаль ім. С.П. Тимошенка, яку він отримав першим «за неоцінений внесок і особистий приклад як керівник нової ери в прикладній механіці».

Визначний внесок академіка С.П. Тимошенка в українську та світову науку вшановано й в нашій країні. У 1993 р. його ім’я було присвоєно Інституту механіки НАН України, а у 1999 р. Академією засновано премію ім. С.П. Тимошенка за видатні досягнення в галузі теоретичної та прикладної механіки. У 1998 р. на території Київського політехнічного інституту було встановлено пам’ятник Степану Прокоповичу. На будинку № 23 по вулиці Гоголівській в Києві, де він проживав у 1917–1920 рр., встановлено меморіальну дошку.

Степан Прокопович Тимошенко належить до тієї когорти видатних синів українського народу, які своїм талантом і невтомною творчою працею прославили нашу науку і нашу країну у всьому світі. Його неперевершені здобутки на науковій, науково-організаційній та педагогічній ниві слугують і у подальшому будуть слугувати яскравим прикладом для нових поколінь науковців.